Строгий ответ
Строгий ответ , также называемый строгим контролем , представляет собой стрессовую реакцию бактерий и хлоропластов растений в ответ на аминокислотное голодание. [ 1 ] ограничение жирных кислот, [ 2 ] железное ограничение, [ 3 ] тепловой шок [ 4 ] и другие стрессовые состояния. О строгом ответе сигнализирует алармон (p)ppGpp , который модулирует транскрипцию до 1/3 всех генов в клетке. Это, в свою очередь, заставляет клетку отвлекать ресурсы от роста и деления на синтез аминокислот, чтобы способствовать выживанию до тех пор, пока условия питания не улучшатся.
Ответ
[ редактировать ] | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Март 2020 г. ) |
В Escherichia coli продукция (p)ppGpp опосредована рибосомальным белком L11 ( rplK , соответственно relC ) и рибосомо-ассоциированной (p)ppGpp синтетазой I, RelA; деацилированная тРНК, связанная в А-сайте рибосомы, является первичным сигналом индукции. [ 1 ] RelA преобразует GTP и АТФ в pppGpp путем добавления пирофосфата АТФ к 3'-углероду рибозы в GTP, высвобождая AMP . pppGpp преобразуется в ppGpp продуктом гена gpp , высвобождая Pi . ppGpp преобразуется в GDP с помощью продукта гена spoT , высвобождая пирофосфат ( PPi ). ВВП конвертируется в GTP с помощью генного продукта ndk . Нуклеозидтрифосфат (NTP) обеспечивает Pi и преобразуется в нуклеозиддифосфат (NDP).
У других бактерий строгий ответ опосредован различными белками-гомологами RelA/SpoT (RSH), [ 5 ] причем некоторые обладают только синтетической, или гидролитической, или обеими (Rel) активностью. [ 6 ]
Во время жесткого ответа накопление (p)ppGpp влияет на ресурсоемкие клеточные процессы репликации , транскрипции и трансляции . Считается, что (p)ppGpp связывает РНК-полимеразу и изменяет профиль транскрипции, уменьшая синтез механизмов трансляции (таких как рРНК и тРНК ) и увеличивая транскрипцию биосинтетических генов. [ 7 ] Кроме того, инициирование новых раундов репликации подавляется, а клеточный цикл останавливается до тех пор, пока условия питания не улучшатся. [ 8 ] Трансляционные ГТФазы, участвующие в биосинтезе белка, также подвергаются воздействию ppGpp, при этом основной мишенью является фактор инициации 2 (IF2). [ 9 ]
Химическая реакция, катализируемая RelA:
АТФ + ГТФ → AMP + pppGpp
Химическая реакция, катализируемая SpoT:
ppGpp → ВВП + PPi или pppGpp -> GTP + PPi
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б В. Хазелтин; Р Блок (1973). «Синтез гуанозинтетра- и пентафосфата требует присутствия кодон-специфической незаряженной транспортной рибонуклеиновой кислоты в акцепторном сайте рибосом» . Proc Natl Acad Sci США . 70 (5): 1564–1568. Бибкод : 1973PNAS...70.1564H . дои : 10.1073/pnas.70.5.1564 . ПМЦ 433543 . ПМИД 4576025 .
- ^ А Баттешти; Э Бувере (2006). «Взаимодействие белка-переносчика ацила и SpoT, переключатель, связывающий SpoT-зависимую реакцию на стресс с метаболизмом жирных кислот» . Молекулярная микробиология . 62 (4): 1048–1063. дои : 10.1111/j.1365-2958.2006.05442.x . ПМИД 17078815 . S2CID 7857443 .
- ^ Д Винелла; С Альбрехт; М. Кашел; Р Д'Ари (2005). «Ограничение железа вызывает SpoT-зависимое накопление ppGpp в Escherichia coli» . Молекулярная микробиология . 56 (4): 958–970. дои : 10.1111/j.1365-2958.2005.04601.x . ПМИД 15853883 . S2CID 25327852 .
- ^ Дж. Галлант; Л. Палмер; CC Пао (1977). «Аномальный синтез ppGpp в растущих клетках». Клетка . 11 (1): 181–185. дои : 10.1016/0092-8674(77)90329-4 . ПМИД 326415 . S2CID 12318074 .
- ^ Аткинсон Г.К., Тенсон Т., Гаурилюк В. (2011). «Суперсемейство гомологов RelA/SpoT (RSH): распределение и функциональная эволюция синтетаз и гидролаз ppGpp на древе жизни» . ПЛОС ОДИН . 6 (8): e23479. Бибкод : 2011PLoSO...623479A . дои : 10.1371/journal.pone.0023479 . ПМК 3153485 . ПМИД 21858139 .
- ^ К Потрикус; М. Кашел (2008). "(p)ppGpp: все еще волшебно?" . Анну Рев Микробиол . 62 : 35–51. дои : 10.1146/annurev.micro.62.081307.162903 . ПМИД 18454629 .
- ^ Тракслер М.Ф., Саммерс С.М., Нгуен Х.Т., Захария В.М., Хайтауэр Г.А., Смит Дж.Т., Конвей Т. (2008). «Глобальный, опосредованный ppGpp, строгий ответ на аминокислотное голодание у Escherichia coli» . Молекулярная микробиология . 68 (5): 1128–48. дои : 10.1111/j.1365-2958.2008.06229.x . ПМК 3719176 . ПМИД 18430135 .
- ^ Шриватсан А., Ван Дж.Д. (2008). «Контроль бактериальной транскрипции, трансляции и репликации с помощью (p) ppGpp». Современное мнение в микробиологии . 11 (2): 100–105. дои : 10.1016/j.mib.2008.02.001 . ПМИД 18359660 .
- ^ Миткевич В.А., Ермаков А., Куликова А.А., Танков С., Шип В., Соосаар А., Тенсон Т., Макаров А.А., Эренберг М., Гаурилюк В (2010). «Термодинамическая характеристика связывания ppGpp с EF-G или IF2 и связывания инициаторной тРНК со свободным IF2 в присутствии GDP, GTP или ppGpp». Журнал молекулярной биологии . 402 (5): 838–846. дои : 10.1016/j.jmb.2010.08.016 . ПМИД 20713063 .